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Posté par Michel le Mardi 07/05/2013 à 00:00
Des robots humanoïdes pour des tâches périlleuses

Le professeur Waël Suleiman interagissant avec un robot.
Photo: Jean-François Perreault
Passionné de mangas japonais depuis sa tendre enfance et de nouvelles de science-fiction d'Isaac Azimov retrouvées dans I, robot (1950), le professeur Waël Suleiman, du Département de génie électrique et de génie informatique (Le génie informatique, ou ingénierie informatique, est une discipline qui traite de la conception, du développement et de la fabrication de systèmes informatiques, à la fois matériels et logiciels.) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Sherbrooke (Québec), rêve d'une nouvelle génération de robots humanoïdes en développement qui pourra utiliser nos espaces et nos outils de travail tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en interagissant avec les êtres humains de manière sécuritaire. "L'objectif principal à l'origine des robots humanoïdes lancés dans les années 1980 est de remplacer les humains dans des tâches dangereuses, comme l'activation (Activation peut faire référence à :) manuelle du système de refroidissement d'une centrale nucléaire (Une centrale nucléaire est un site industriel qui utilise la fission de noyaux atomiques pour produire de la chaleur, dont une partie est transformée en électricité (entre...) quand tous les systèmes automatiques de secours tombent en panne", explique Waël Suleiman.

Course contre la montre pour développer des robots

S'ils prennent parfois la forme d'un être humain masculin, l'androïde, et parfois celle d'une femme, la gynoïde, ces robots ont fait leur véritable apparition en 1993 lorsque l'entreprise japonaise Honda a présenté aux médias (On nomme média un moyen impersonnel de diffusion d'informations (comme la presse, la radio, la télévision), utilisé pour communiquer. Les médias permettent de diffuser une information vers un grand nombre d'individus sans possibilité de...) le premier robot (Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement soit des tâches qui sont généralement dangereuses, pénibles,...) humanoïde, Asimo. Ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) avait été gardé secret pendant plus de 10 ans. Saisissant la balle au bond, le Japon a instauré un programme de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) étalé sur une période de 10 ans pour demeurer le chef de file de ce secteur en émergence.

De son côté, Aldebaran Robotics, une firme française créée en 2005 et achetée récemment par Softbank, un géant japonais des télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance d’information avec des moyens électroniques. Ce terme est plus utilisé que...), a conçu et fabriqué Nao, un robot humanoïde autonome de 58 cm de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) et valant 15 000 $, pour servir de plateforme de recherche dans les laboratoires et universités, et ROMÉO, un humanoïde de plus grande taille destiné à l'aide aux personnes.

Plusieurs universités européennes ont conçu iCub, un autre robot humanoïde, dans le cadre d'un projet de 8,5 millions d'euros. Ce robot aux dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est...) comparables à un enfant de trois ans et demi est une plateforme de test pour les algorithmes d'intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens susceptibles de doter les systèmes informatiques de capacités...) et de cognition.

Ne voulant pas être en reste et à la suite de la catastrophe (Une catastrophe est un événement brutal, d'origine naturelle ou humaine, ayant généralement la mort et la destruction à grande échelle pour conséquence.) de Fukushima en 2011, la Defense Advanced Research Projects Agency offre de son côté une bourse de deux millions de dollars à la première équipe de scientifiques qui parviendra à créer de tels robots. À qui la chance?

Une question d'équilibre

La problématique la plus complexe en robotique humanoïde pour les ingénieurs informaticiens consiste à gérer l'équilibre du robot. "S'il frappe un obstacle ou un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par...) dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...), et s'il est poussé par quelqu'un ou par un autre robot, comment se comportera-t-il pour s'adapter à ces perturbations imprévues?" se questionne le spécialiste de la Faculté de génie.

À cet égard, le National Institute of Advanced Science and Industrial Technology du Japon, où le professeur Suleiman a complété son postdoctorat, a innové en développant une série de robots humanoïdes: HRP-2, HRP-3, HRP-4C et HRP-4. Le HRP-4C est un robot humanoïde de forme gynoïde qui mesure 1,58 m et pèse 43 kg. Le premier prototype a coûté deux millions de dollars. On peut acheter ce robot pour 400 000 $. Le robot est doté de mini-moteurs sous le masque qui constitue le visage. Il plisse les yeux et peut ouvrir la bouche (La bouche (encore dénommée cavité buccale ou cavité orale) est l'ouverture par laquelle la nourriture d'un animal entre dans son corps....) tout en marchant lentement sur une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure,...) plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées, à chaque extrémité de la lame. Elle permet le dégrossissage...). À preuve, il a remplacé des mannequins lors d'un défilé de mode en 2011!

Les jambes à venir de Johnny-0

Associé au Laboratoire de robotique mobile et systèmes intelligents de l'Université de Sherbrooke qui a conçu et fabriqué le torse de Johnny-0, une plateforme mobile munie d'actionneurs élastiques interagissant avec l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé...), le professeur Suleiman compte bien en faire un robot complet puisqu'il lui manque encore des jambes. "Il est doté d'une intelligence artificielle qui lui permet de décider de quelle manière il se déplacera dans l'espace et quelle sera la séquence des mouvements", précise le professeur Suleiman, qui ajoute: "Ce sont les algorithmes de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) qui dicteront la séquence pour amener la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe destiné à saisir et...) du robot à cueillir l'objet pour le déposer ailleurs."

Mais comment les scientifiques ont-ils pu générer la marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un déplacement en appui alternatif sur les jambes, en position...) des robots humanoïdes? Tout simplement en se basant sur un principe de la biomécanique appelé le zero moment point (ZMP). Qu'en est-il au juste? C'est tout simplement la manière dont l'être humain gère son équilibre lorsqu'il marche. En robotique, le ZMP est le point du sol où le résultat de la distribution des forces de réaction du sol sur le pied est appliqué. Ce point appartient à la surface de contact entre le pied et le sol. Est-ce inné depuis l'enfance ou y a-t-il un apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de valeurs culturelles, par l'observation,...) derrière? "Une belle question qui fait réfléchir nos collègues en neuroscience", mentionne Waël Suleiman.

S'il existe une infinité de solutions pour prendre un objet sur une table, par exemple, quelle doit être la séquence du mouvement choisie et comment doit-on la configurer? Pour ce faire, un langage informatique (On appelle langage informatique un langage formel utilisé lors de la conception, la mise en œuvre, ou l'exploitation d'un système d'information. Le terme est...) utilise et intègre la mécatronique (La mécatronique est la combinaison synergique et systémique de la mécanique, de l'électronique et de l'informatique temps réel. L'intérêt de ce domaine d'ingénierie interdisciplinaire est de concevoir des systèmes automatiques puissants et de...) et les algorithmes de contrôle et de prise de décision afin de permettre au robot de mouvoir les 30 articulations de son corps en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel.

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Source: Université de Sherbrooke